Avaliação do desempenho do desintegrador/picador/moedor (dpm) na moagem do milho (página 2)

O presente trabalho foi desenvolvido no Laboratório de Ensaio de Equipamentos Eletrorrurais do Departamento de Engenharia Agrícola da Universidade Federal de Viçosa. Para condução dos testes de avaliação, cinco máquinas novas, marcas comerciais distintas, foram adquiridas no mercado, sem nenhuma alteração em seu projeto original. Por não existir regra definida para o ensaio, os nomes dos fabricantes foram preservados e as máquinas nomeadas apenas por números (máquina 1, máquina 2 etc).

Nos testes, foram utilizados motores elétricos monofásicos de 3,75 kW (5 cv), cinco jogos de peneiras de 0,8; 3,0; 5,0; e 10,0 mm para cada DPM, um sistema de aquisição de dados "spider 8" conectado a um microcomputador e o programa computacional "catman". O produto processado nos moinhos foi o milho (Zea mays L), com teor de água, quantificado por meio do método padrão de estufa (105^oC por 24 horas).

Para realização dos testes e avaliação dos resultados, foram adotadas as orientações americanas e alemãs, conforme literatura consultada, sendo, no entanto, estabelecida de forma unilateral pela própria unidade de avaliação, em razão de ainda não existir uma norma brasileira oficial, segundo a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT).

A seguinte combinação de variáveis foi obedecida: cinco velocidades periféricas dos martelos (Quadro 1), quatro taxas de alimentação e quatro peneiras com uso do ciclone. O tempo de trituração, para cada teste, foi de 10 minutos. A seqüência de utilização das peneiras (0,8; 3,0; 5,0; e 10,0 mm) foi aleatória.

A potência demandada para o acionamento foi obtida por meio da seguinte Equação 1:

em que,
P = Potência demandada (kW);
T = Torque (mN);
n = Rotações por minuto (rpm).

Para avaliar o torque e a rotação angular demandados pela máquina, foi utilizada a bancada de ensaios, disposta entre o motor de acionamento e a polia que transfere o movimento à máquina, na qual foi instalado um torquímetro com capacidade de até 10³ mN.

Para medição da velocidade angular, um sensor magnético de proximidade foi posicionado junto à árvore intermediária, cabendo ao sistema de aquisição de dados a realização da leitura dos pulsos em uma base de tempo, determinada por meio do programa computacional, sendo por meio de cálculos, obtido o valor da velocidade angular. Este sensor foi escolhido, entre outras razões, pela taxa de geração de pulsos ser suficiente para as máquinas agrícolas em questão.

Uma vez conhecidas as relações de transmissão entre as polias, o motor, o eixo intermediário e o eixo intermediário DPM, determinaram-se a energia e potência elétrica desenvolvidas no eixo motriz do DPM. Um sistema de aquisição armazenava os dados e os enviava a um microcomputador, no qual um programa computacional apropriado possibilitava a visualização gráfica instantânea dos dados (Figura 1).

Todo material processado foi coletado em recipiente próprio, colocado na saída do ciclone e levado até uma balança, para ser pesado. O tempo gasto no processamento da amostra foi obtido por meio da análise do gráfico gerado pelo sistema de aquisição de dados. Conhecendo-se essas variáveis, determinou-se a capacidade de processamento, utilizando-se a Equação 2:

Para a análise da distribuição granulométrica, após cada peneira ser ensaiada na bancada de teste, foram retiradas amostras de 200 g. Seguindose as recomendações da norma ASAE S319.2 (1993), a amostra foi colocada na peneira superior (maior abertura) e conjunto levado para o peneirador automático, deixando-o vibrar até que não ocorresse variação de massa no material retido nas peneiras e no fundo. A pesagem das frações retidas em cada peneira foi feita utilizando-se uma balança de precisão de 0,1 mg e carga máxima de 210 g.

Com os dados da distribuição granulométrica, foi possível calcular "Módulo de Finura", conforme a Equação 3:

n = o fator multiplicativo de peneiras usadas para classificar o material triturado (n = 0 para fundo, n = 1 para peneira de 100 mesh; n = 2 para 48 mesh; n = 3 para 28 mesh; n=4 para 14 mesh; n = 5 para 8 mesh;n =6para4 mesh e n = 7 para 3/8" mesh).

Seguindo-se as recomendações de Henderson e Perry (1976), o diâmetro médio das partículas do material triturado foi calculado, por meio da Equação 4:

Para a determinação dos níveis de ruído, foi utilizado um medidor de pressão sonora (decibelímetro), marca MINIPA modelo MSL-13.50, operando no circuito de compensação "A" e no circuito de resposta lenta (SLOW). As leituras do nível de ruído foram tomadas o próximas ao ouvido do trabalhador. Os resultados foram analisados, enquanto os dados de produção e consumo específico foram interpretados por intermédio de curvas de regressão, escolhendo-se a função matemática que melhor representasse o desempenho de cada máquina ensaiada. Na análise estatística, utilizou-se o teste t para comparação das médias dos dados o coletados, em nível de 5% de probabilidade, para o ensaio na rotação do rotor recomendado pelos fabricantes (Regazzi, 1997).

Antes do início dos ensaios, foi preenchida uma ficha com os principais dados técnicos, referentes ao diversos itens que compõem o conjunto, os números de martelos e a área das peneiras, total e livre (somatório dos orifícios presentes), que estão apresentados no Quadro 2.

Para avaliação do desempenho dos moedores, foi utilizado o valor médio de torque, da rotação e do intervalo de tempo, obtido do histograma de medição gerado pelo sistema de aquisição de dados.

O ponto inicial de amostragem dos dados foi tomado, no início da fase de crescimento da curva e o ponto final, em seu decaimento.

Os componentes responsáveis pela desintegração do grão no interior da máquina são os martelos. Por isso, sua forma, dimensões e disposição no rotor da máquina são importantes para análise do conjunto. Os martelos, cujos modelos estão dispostos na Figura 2, em escala reduzida, foram retirados da máquina, para se fazer uma cópia de sua forma, sendo então, colocados lado a lado, respeitando-se suas dimensões relativas.

Após o término de todas as etapas de ensaios, foi realizado o ensaio para a determinação do módulo de finura e do diâmetro médio, conforme recomendação da ASAE S 319.2.

No Quadro 3, está apresentado o valor médio do teor de água nas amostras usadas no ensaio.

Observa-se que o martelo da máquina 4 possui apenas uma superfície de ataque, o que não permite, ao usuário, a reversão (possibilidade de alteração da superfície desgastada pela simples troca de posição dos martelos) para seu melhor aproveitamento, quando houver desgaste da superfície. As máquinas dos outros fabricantes possibilitaram que se fizesse até quatro reversões, antes da troca por um martelo novo.

Observou-se que o aumento na velocidade periférica do rotor provoca diminuição do módulo de finura e, conseqüentemente, do diâmetro das partículas. Esta tendência foi verificada para todas as peneiras ensaiadas.

Pode-se obter módulos de finuras semelhantes para peneira com a menor velocidade periférica, instalando-se uma peneira de diâmetro superior e aumentando a velocidade do rotor.

Avaliando-se um histograma de medição, obtido durante os ensaios (Figura 3), observa-se a estabilidade do sistema, quando este se encontra em operação; as variações de medidas são mínimas, tanto para torque como para rotação. O alcance do regime de operação foi atingido muito rapidamente após a abertura da comporta da moega. Em todos os histogramas plotados, houve aumento do torque, acompanhado de decréscimo na rotação.

No Quadro 4, encontram-se apresentados os valores obtidos para o módulo de finura e diâmetro médio das partículas.

As capacidades máximas de processamento de cada equipamento, estão apresentadas no Quadro 5, sendo estes os valores máximos alcançados durante a realização dos ensaios. Pode-se observar que, operando a máquina número 4, foram obtidos os maiores valores na categoria da peneira 0,8 e 3,0 mm, enquanto a número 2 teve destaque operando com as peneiras de 5,0 e 10,0 mm.

As potências demandadas para a maior taxa de alimentação, nas várias rotações, podem ser observadas no Quadro 6.

Na Figura 4, apresentam-se os valores de potência necessária apenas para manter as máquinas em funcionamento, não executando trabalho útil, mas apenas vencendo o atrito do sistema de ventilação e os rolamentos. O aumento na potência está relacionado à elevação da velocidade periférica, sendo que o modelo linear de regressão foi o que melhor se adaptou a este incremento de potência.

Na Figura 5, observa-se o aumento na solicitação de potência pela máquina em função do tipo de peneira utilizado e da capacidade de processamento. Conforme comentado anteriormente (Figura 5), pode-se inferir que, quando a capacidade de processamento é zero, há demanda de potência apenas para manter o equipamento em funcionamento (cruzamento da reta com

o eixo y ou ponto de interseção da reta). Nos ensaios, o motor tinha potência nominal de 3,75 kW, sendo que o fabricante prevê sobrecarga de até 25% e, por conseguinte, a potência disponível no eixo do motor pode alcançar até 4,68 kW. Na Figura 5, verificase que a potência está no limite e somente será alcançada nas velocidades periféricas mais altas, nas peneiras de 3,0 e 10,0 mm. Para velocidades mais baixas, no caso de 3 mm, têm-se problemas com a obstrução da peneira e do ventilador. Para a peneira de 10,0 mm, na velocidade periférica mais baixa, tem-se entupimento do duto do ventilador, o que acarreta baixa produtividade.

Com base nos resultados obtidos e nas condições dos testes, pode-se concluir que:

• a peneira de 3,0 mm proporcionou a produção de um fubá cuja distribuição granulométrica foi muito semelhante à encontrada nos produtos comerciais. Este resultado sugere a utilização desta peneira para produção de fubá, para uso em alimentação humana;
• a peneira de 0,8 mm proporcionou baixa capacidade de processamento e alto consumo específico de energia;
• em baixas rotações, o sistema de ventilação responsável pelo transporte de farelo foi um ponto limitante para o aumento da capacidade de processamento, principalmente para a máquina 3, que deveria ter sua rotação do rotor aumentada;e
• nível de ruído, medido durante os ensaios, esteve bem acima do limite máximo de 85 dB(A), estabelecido pelo Ministério do Trabalho. Deve-se, portanto, utilizar protetores auriculares para evitar futuros problemas de audição nos operadores dessas máquinas. Outra possibilidade seria o isolamento acústico do equipamento, por meio de materiais apropriados.

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